食品熟化机械与设备课件
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传递的过程； 对流是利用热量随物质的流动而传递能量的，大量热
能消耗在介质里； 辐射是不借助介质，而以电磁波的形式直接传播来加
热工件，热能利用高。 如果物料中温度梯度与水分梯度方向一致时，热扩散
与湿扩散一致，这将加速干燥。如相反，而且当热扩散比 湿扩散强烈时，物料内部水分不但不能向外扩散，反而把 水分往内部赶。
13
• 二、远红外辐射涂料
• １、对辐射涂料的要求
•
应有较高的加热效率，辐射率高，有良好的热传
导性，有高的冷热稳定性，有较好的对汽及化学物质
的稳定性。
• 选择辐射材料的原则，就是辐射元件的主辐射波长
要与被加热物体的红外系数特性相匹配的辐射材料， 同时要考虑选用热膨胀与元件基体大致相同的材料。
•
食品烤炉常用的有管状元件和板状两种。
• ㈠、管状元件
• １、金属氧化镁管
• 由管体（碳钢或不锈钢），发热体（电阻丝）、填充料（氧化 镁粉）〔超绝缘与传热作用〕和辐射涂层等组成。
• 氧化镁管的表面负荷率与表面温度有关。表面温度越高，辐射 能量越大。 其特点：管子重量轻，热效率高，热容量小，升温
起动快、结构紧凑、浓度好、可直接紧固于炉壁上，安装及更换
方便，使用寿命较长。但氧化镁导热系数低，使元件表面负荷率 降低，故不适应于大功率高温加热。
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8
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9
• ຫໍສະໝຸດ Baidu、碳化硅管
• 是由碳化硅管、发热体（电阻丝）和辐射涂层组成， 由于碳化硅不导电，故管内不需充填绝缘介质。
• 其特点：辐射效率高，使用寿命长，制造工艺简单、 成本低、涂层不易脱落。抗机械震动性差，热缩性大， 升温时间长。
第十一章 食品熟化机械 与设备
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1
第一节 焙烤设备
• 加热原理与加热元件
• 一、物料的传热方式
•
脱水干燥：一些物质被加热后，除温度升高外，
还伴有水分的脱出，这种加热就是通常所说的脱水干
燥。
•
人们常把物体中水分的移动称为扩散。物料内部
水分移动称为内扩散，物料表面水分向外界扩散称为
外扩散。
摩擦热。物质在有限温度下内部的原子及分子作不规
则运动，加热后分子运动加剧与物体所接触的空气分
子激烈也相互碰撞，其结果是以与温度对应的波长的
电磁波释放出来。
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7
远红外辐射元件及涂料
• 远红外辐射元件是产生远红外线的器具，它可 将电能转变为远红外辐射能，用以加热、烘烤 或干燥食品。
• 一、食品烤炉常用辐射元件的种类及特点
因此，对红外线的吸收特性也不同。在物体吸收了一定
波长红外线能量后，就产生共振现象，引起分子和原子
的共振与转动加剧，增加了运动的能量，而使物体自身
发热。
•
水、水蒸气和玻璃等无机物以及绝大多数的有机物
和高分子物质都能吸收红外线，而且能够强烈的吸收红
外线。通过实验可知，物质在近红外区和远红外区都有
吸收红外峰，而远红外区的峰值带更宽，能强烈地吸收
远红外辐射能量，所以都用远红外加热。
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6
• 三、远红外烤炉加热原理
• 远红外线既具有波的性质，也具有粒子的性质。
•
远红外加热属于电磁波加热，在热交换的3种形式
中传导与对流需要靠煤介来传热，而辐射则不然，食
品及有机物在波长为3～5μm间具有最大的吸收波，当
此吸收波与电磁波一致时，促使物质分子振动而产生
•
内扩散可分水分热扩散和湿扩散。
•
由物料内部温度梯度引起的水分子移动（即水分
子从温度高的向低的方向移动）称为热扩散。由物料
中水分梯度而引起的水分子移动（水分子从水分含量
高的向含量少的方向移动）称为湿扩散。
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2
热能的传递有三种形式，即传导、对流、辐射。 传导是利用传热材料中的分子互相碰撞，从而将热量
长范围是0.78μm至1000μm。
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5
• (二)、远红外加热为什么比近红外加热为优？
•
不同物体对红外线的吸收是不同的，就是同一物体
对不同波长红外线辐射能的吸收也是不同的。
•
如夏日在阳光下，在钢轨上走感觉烫脚，而在枕木
上就不烫脚。这说明不同物质对日光中红外线的吸收程
度不同。由于不同物质，它们的原子和分子结构不同，
• 是由乳白石英玻璃管和发热丝组成，无涂层。
• 特点：其光谱辐射率高，且稳定，不需远红外涂层，没
有涂层脱落问题，对食品卫生好。价格高，易损坏。
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11
• ㈡、板状辐射元件
• 有以金属板为基体的 • 和陶瓷复合板等。在食品 • 烤炉中，常用的是碳化硅 • 板状元件，表面涂远红外 • 辐射材料，其稳定分布均 • 匀，适应性较大， • 制造简单，成本低， • 安装方便，辐射效率高， • 但抗机械性能差，且热惯 • 性大，升温时间长。
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3
• 焙烤食品生产中常用的热源是电加热器。电加热器是 一种通过电热元件把电能转变为热能的加热装置，常 用的有远红外加热和微波加热两大类。
• 在食品焙烤中现多用远红外加热，辐射是主要传热方 式。
• 红外线是电磁波，波长范围0.78-1000μm，分近红外 （波长0.78-2.5 μm ）、中红外（波长2.4-20 μm ） 和远红外（波长20-1000 μm ）三类。
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• （三）半导体远红外辐射器
• 是在红外加热技术迅速发展的基础上产生的一种新型的 加热辐射器，它以高铝质陶瓷材料为基体，中间层为远 红外涂层。它对有机高分子化合物及含水物质的加热烘 烤极为有利。特别适用于300℃以下的低温烘烤。因此， 它是比较适合饼干烤炉的一种辐射加热器。
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10
• ３、硅碳棒
• 是以高纯度碳化硅（含量98.5％），以高温再结晶 方法制成，有涂层。
• 其特点：通电自热，不同电阻丝，单位表面发热量 大，升温快，比金属和碳化硅管具有明显的节电效果， 其涂层化学性稳定，所以烘烤产品质量好，但成本高， 使用安装技术性能较强。
• ４、SHQ乳白石英管
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4
• 二、红外线及其特性
•
㈠、什么是远红外线？
•
•
日光通过三棱镜可分为红、橙、黄、绿、青、兰、
紫七色可见光。在红色光和紫色光两端还存在着不可
见光，即红外线和紫外线。可见光、红外线和紫外线
都是电磁波，它们的区别只是波长不同而已。在电磁
波频谱上我们可以看到，可见光谱的波段极窄，从
0.4-0.75μm，而红外线介于可见光与微波之间，其波
能消耗在介质里； 辐射是不借助介质，而以电磁波的形式直接传播来加
热工件，热能利用高。 如果物料中温度梯度与水分梯度方向一致时，热扩散
与湿扩散一致，这将加速干燥。如相反，而且当热扩散比 湿扩散强烈时，物料内部水分不但不能向外扩散，反而把 水分往内部赶。
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• 二、远红外辐射涂料
• １、对辐射涂料的要求
•
应有较高的加热效率，辐射率高，有良好的热传
导性，有高的冷热稳定性，有较好的对汽及化学物质
的稳定性。
• 选择辐射材料的原则，就是辐射元件的主辐射波长
要与被加热物体的红外系数特性相匹配的辐射材料， 同时要考虑选用热膨胀与元件基体大致相同的材料。
•
食品烤炉常用的有管状元件和板状两种。
• ㈠、管状元件
• １、金属氧化镁管
• 由管体（碳钢或不锈钢），发热体（电阻丝）、填充料（氧化 镁粉）〔超绝缘与传热作用〕和辐射涂层等组成。
• 氧化镁管的表面负荷率与表面温度有关。表面温度越高，辐射 能量越大。 其特点：管子重量轻，热效率高，热容量小，升温
起动快、结构紧凑、浓度好、可直接紧固于炉壁上，安装及更换
方便，使用寿命较长。但氧化镁导热系数低，使元件表面负荷率 降低，故不适应于大功率高温加热。
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• ຫໍສະໝຸດ Baidu、碳化硅管
• 是由碳化硅管、发热体（电阻丝）和辐射涂层组成， 由于碳化硅不导电，故管内不需充填绝缘介质。
• 其特点：辐射效率高，使用寿命长，制造工艺简单、 成本低、涂层不易脱落。抗机械震动性差，热缩性大， 升温时间长。
第十一章 食品熟化机械 与设备
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第一节 焙烤设备
• 加热原理与加热元件
• 一、物料的传热方式
•
脱水干燥：一些物质被加热后，除温度升高外，
还伴有水分的脱出，这种加热就是通常所说的脱水干
燥。
•
人们常把物体中水分的移动称为扩散。物料内部
水分移动称为内扩散，物料表面水分向外界扩散称为
外扩散。
摩擦热。物质在有限温度下内部的原子及分子作不规
则运动，加热后分子运动加剧与物体所接触的空气分
子激烈也相互碰撞，其结果是以与温度对应的波长的
电磁波释放出来。
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远红外辐射元件及涂料
• 远红外辐射元件是产生远红外线的器具，它可 将电能转变为远红外辐射能，用以加热、烘烤 或干燥食品。
• 一、食品烤炉常用辐射元件的种类及特点
因此，对红外线的吸收特性也不同。在物体吸收了一定
波长红外线能量后，就产生共振现象，引起分子和原子
的共振与转动加剧，增加了运动的能量，而使物体自身
发热。
•
水、水蒸气和玻璃等无机物以及绝大多数的有机物
和高分子物质都能吸收红外线，而且能够强烈的吸收红
外线。通过实验可知，物质在近红外区和远红外区都有
吸收红外峰，而远红外区的峰值带更宽，能强烈地吸收
远红外辐射能量，所以都用远红外加热。
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• 三、远红外烤炉加热原理
• 远红外线既具有波的性质，也具有粒子的性质。
•
远红外加热属于电磁波加热，在热交换的3种形式
中传导与对流需要靠煤介来传热，而辐射则不然，食
品及有机物在波长为3～5μm间具有最大的吸收波，当
此吸收波与电磁波一致时，促使物质分子振动而产生
•
内扩散可分水分热扩散和湿扩散。
•
由物料内部温度梯度引起的水分子移动（即水分
子从温度高的向低的方向移动）称为热扩散。由物料
中水分梯度而引起的水分子移动（水分子从水分含量
高的向含量少的方向移动）称为湿扩散。
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热能的传递有三种形式，即传导、对流、辐射。 传导是利用传热材料中的分子互相碰撞，从而将热量
长范围是0.78μm至1000μm。
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• (二)、远红外加热为什么比近红外加热为优？
•
不同物体对红外线的吸收是不同的，就是同一物体
对不同波长红外线辐射能的吸收也是不同的。
•
如夏日在阳光下，在钢轨上走感觉烫脚，而在枕木
上就不烫脚。这说明不同物质对日光中红外线的吸收程
度不同。由于不同物质，它们的原子和分子结构不同，
• 是由乳白石英玻璃管和发热丝组成，无涂层。
• 特点：其光谱辐射率高，且稳定，不需远红外涂层，没
有涂层脱落问题，对食品卫生好。价格高，易损坏。
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• ㈡、板状辐射元件
• 有以金属板为基体的 • 和陶瓷复合板等。在食品 • 烤炉中，常用的是碳化硅 • 板状元件，表面涂远红外 • 辐射材料，其稳定分布均 • 匀，适应性较大， • 制造简单，成本低， • 安装方便，辐射效率高， • 但抗机械性能差，且热惯 • 性大，升温时间长。
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• 焙烤食品生产中常用的热源是电加热器。电加热器是 一种通过电热元件把电能转变为热能的加热装置，常 用的有远红外加热和微波加热两大类。
• 在食品焙烤中现多用远红外加热，辐射是主要传热方 式。
• 红外线是电磁波，波长范围0.78-1000μm，分近红外 （波长0.78-2.5 μm ）、中红外（波长2.4-20 μm ） 和远红外（波长20-1000 μm ）三类。
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• （三）半导体远红外辐射器
• 是在红外加热技术迅速发展的基础上产生的一种新型的 加热辐射器，它以高铝质陶瓷材料为基体，中间层为远 红外涂层。它对有机高分子化合物及含水物质的加热烘 烤极为有利。特别适用于300℃以下的低温烘烤。因此， 它是比较适合饼干烤炉的一种辐射加热器。
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• ３、硅碳棒
• 是以高纯度碳化硅（含量98.5％），以高温再结晶 方法制成，有涂层。
• 其特点：通电自热，不同电阻丝，单位表面发热量 大，升温快，比金属和碳化硅管具有明显的节电效果， 其涂层化学性稳定，所以烘烤产品质量好，但成本高， 使用安装技术性能较强。
• ４、SHQ乳白石英管
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• 二、红外线及其特性
•
㈠、什么是远红外线？
•
•
日光通过三棱镜可分为红、橙、黄、绿、青、兰、
紫七色可见光。在红色光和紫色光两端还存在着不可
见光，即红外线和紫外线。可见光、红外线和紫外线
都是电磁波，它们的区别只是波长不同而已。在电磁
波频谱上我们可以看到，可见光谱的波段极窄，从
0.4-0.75μm，而红外线介于可见光与微波之间，其波